一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统和方法技术方案

一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，包括：PID控制器、峰值器、被控装置、陀螺仪、FFT模块；PID控制器，用于接收系统给定的初始值和陀螺仪输入的角速度反馈值；峰值器，用于接收FFT模块实时计算出来的扰动频率，对PID控制器进行优化；被控装置，用于被通过峰值器优化后的PID控制器控制；还用于将实时角速度发送给陀螺仪；陀螺仪，用于实时获取被控装置角速度，并将获取的角速度传输给FFT模块；FFT模块，用于接收陀螺仪实时发送的角速度，并根据角速度计算当前扰动信号的频率和幅值；将计算出的频率带入峰值器中，实时对峰值器作用域更新。本发明专利技术使用基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制技术后，可以有效的抑制光电吊舱稳定平台受到的中高频扰动。受到的中高频扰动。受到的中高频扰动。

【技术实现步骤摘要】
一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统和方法


[0001]本专利技术涉及的是自动控制领域，特别涉及一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统和方法。

技术介绍

[0002]光电吊舱在工作过程中，会受到载机振动、气流冲击和摩擦等干扰，而安装于稳定平台内部的精密光学载荷往往对外界机体扰动非常敏感，微弱的晃动就会导致成像质量退化，严重情况下导致光学载荷无法捕获目标。
[0003]光电吊舱稳定平台是一个典型的闭环控制系统，它以陀螺作为反馈单元，力矩电机作为执行机构，主要用于隔离光电吊舱在执行任务的过程中受到的各类力矩扰动，保证安装于光电吊舱内部的光电载荷视轴稳定。目前广泛使用pid 作为伺服控制系统的控制器，pid具有鲁棒性强，结构简单、易于数字化实现等优点。
[0004]Pid控制器由于其固有的频域特性，导致光电吊舱稳定平台仅对低频扰动有较强的抑制能力，对中高扰动起不到抑制的效果。特别针对制冷型红外探测器，由于需要保持红外探测器焦平面温度，制冷探测器压缩机持续中高频抖动产生了中高频干扰，严重影响到了光电吊舱光电载荷光轴稳定。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统和方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
[0007]一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，包括：PID控制器、峰值器、被控装置、陀螺仪、FFT模块；其中：r/>[0008]PID控制器，分别与陀螺仪和峰值器连接，用于接收系统给定的初始值和陀螺仪输入的角速度反馈值，并根据角速度反馈值对被控装置进行控制；
[0009]峰值器，串联在PID控制器与被控装置之间，用于接收FFT模块实时计算出来的扰动频率作为输入，对PID控制器进行优化，提高PID控制器的高频开环增益，消除扰动对被控装置的影响；
[0010]被控装置，分别与峰值器和陀螺仪连接，用于被通过峰值器优化后的PID 控制器进行控制，保证被控装置稳定；还用于将实时角速度发送给陀螺仪；
[0011]陀螺仪，分别与被控装置和FFT模块连接，用于实时获取被控装置角速度，并将获取的角速度传输给FFT模块；
[0012]FFT模块，分别与陀螺仪和峰值器连接，用于接收陀螺仪实时发送的角速度，并根据角速度计算当前扰动信号的频率和幅值；将FFT模块计算出的频率带入峰值器中，实时对峰值器作用域的更新。
[0013]进一步地，PID控制器，用于控制接收系统给定的初始值，初始值为0。
[0014]进一步地，峰值器的传递函数为：
[0015][0016]其中，ξ1为峰值器第一调整因子，ξ2为峰值器第二调整因子，ξ1＞ξ2，ω为需要抑制的频率。
[0017]进一步地，峰值器对PID控制器的优化，具体包括：仅增大指定频率点的幅频增益，对其他频率无影响；仅改变指定频率点的相频特性，对其他频率无影响。
[0018]进一步地，如权利要求1所述的一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，其特征在于，被控装置为电吊舱内的光电载荷，陀螺仪固连在光电载荷上，可实时获取光电吊舱的角速度。
[0019]进一步地，FFT模块，通过快速傅立叶变换算法，计算出扰动信号的频率和幅值。
[0020]进一步地，当控制系统为ST32平台时，FFT模块可直接调用dsp库函数，以惯性器件采集到的扰动信号作为输入，计算出扰动信号的频率和幅值。
[0021]本专利技术还公开了一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制方法，包括：
[0022]S100.PID控制器接收系统给定的初始值，并通过给定的初始值对被控对象进行控制；
[0023]S200.峰值器根据实时频率，对PID控制器进行优化，提高PID控制器的高频开环增益，消除扰动对被控装置的影响，对被控对象进行控制；
[0024]S300.陀螺仪安装于被控装置，实时获取被控装置角速度，并将角速度实时反馈给FFT模块；
[0025]S400.FFT模块，根据接收的实时角速度，通过快速傅立叶变换算法，计算当前扰动信号的频率和幅值；
[0026]S500.将FFT模块计算出的频率带入峰值器中，实时对峰值器作用域的更新；
[0027]S600.将陀螺仪反馈的实时角速度值与系统给定的初始值进行比对，实时对系统初始值更新，重复执行S100
‑
S600。
[0028]进一步地，峰值器的传递函数为：
[0029][0030]其中,ξ1为峰值器第一调整因子，ξ2为峰值器第二调整因子，ξ1＞ξ2，ω为需要抑制的频率。
[0031]进一步地，被控装置为电吊舱内的光电载荷，陀螺仪固连在光电载荷上，可实时获取光电吊舱的角速度。
[0032]本专利技术实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
[0033]本专利技术公开的一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，包括：PID 控制器、峰值器、被控装置、陀螺仪、FFT模块；PID控制器，用于接收系统给定的初始值和陀螺仪输入的角速度反馈值，并根据角速度反馈值对被控装置进行控制；峰值器，用于接收FFT模块实时计算出来的扰动频率作为输入，对 PID控制器进行优化，提高PID控制器的高频开环增益，消除扰动对被控装置的影响；被控装置，用于接收通过峰值器优化后的PID控制器进行
控制，保证被控装置稳定；还用于将实时角速度发送给陀螺仪；陀螺仪，用于实时获取被控装置角速度，并将获取的角速度传输给FFT模块；FFT模块，用于接收陀螺仪实时发送的角速度，并根据角速度计算当前扰动信号的频率和幅值；将FFT 模块计算出的频率带入峰值器中，实时对峰值器作用域的更新。
[0034]本专利技术使用基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制技术后，可以有效的抑制光电吊舱稳定平台受到的中高频扰动；基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制技术结构简单、数字化方便、占用资源少，可方便的在嵌入式系统中移植；基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制技术对原伺服控制系统影响小，移植后，基本不要再重新调试参数。
[0035]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0036]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0037]图1为本专利技术实施例1中，一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统的结构图；
[0038]图2为本专利技术实施例1中，一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制方法的流程图。
具体实施方式
[0039]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，其特征在于，包括：PID控制器、峰值器、被控装置、陀螺仪、FFT模块；其中：PID控制器，分别与陀螺仪和峰值器连接，用于接收系统给定的初始值和陀螺仪输入的角速度反馈值，并根据角速度反馈值对被控装置进行控制；峰值器，串联在PID控制器与被控装置之间，用于接收FFT模块实时计算出来的扰动频率作为输入，对PID控制器进行优化，提高PID控制器的高频开环增益，消除扰动对被控装置的影响；被控装置，分别与峰值器和陀螺仪连接，用于被通过峰值器优化后的PID控制器控制，保证被控装置稳定；还用于将实时角速度发送给陀螺仪；陀螺仪，分别与被控装置和FFT模块连接，用于实时获取被控装置角速度，并将获取的角速度传输给FFT模块；FFT模块，分别与陀螺仪和峰值器连接，用于接收陀螺仪实时发送的角速度，并根据角速度计算当前扰动信号的频率和幅值；将FFT模块计算出的频率带入峰值器中，实时对峰值器作用域更新。2.如权利要求1所述的一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，其特征在于，PID控制器，用于接收系统给定的初始值，初始值为0。3.如权利要求1所述的一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，其特征在于，峰值器的传递函数为：其中，ξ1为峰值器第一调整因子，ξ2为峰值器第二调整因子，ξ1>ξ2，ω为需要抑制的频率。4.如权利要求1所述的一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，其特征在于，峰值器对PID控制器的优化，具体包括：仅增大指定频率点的幅频增益，对其他频率无影响；仅改变指定频率点的相频特性，对其他频率无影响。5.如权利要求1所述的一种基于实时FFT变换的峰值器扰动抑制系统，其特征在于，被控装置为电吊舱内的光电载...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄立，陈杰，吕坤，张红辉，李勋龙，齐哲明，刘蒙，
申请(专利权)人：武汉高德微机电与传感工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：